24个Jvm面试题总结

一、JVN内存结构

 

 

 

方法区和对是全部线程共享的内存区域；而java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行是线程私有的内存区域。

• Java堆（Heap）,是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被全部线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时建立。此内存区域的惟一目的就是存放对象实例，几乎全部的对象实例都在这里分配内存。
• 方法区（Method Area）,方法区（Method Area）与Java堆同样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 程序计数器（Program Counter Register）,程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的做用能够看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
• JVM栈（JVM Stacks）,与程序计数器同样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每一个方法被执行的时候都会同时建立一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操做栈、动态连接、方法出口等信息。每个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
• 本地方法栈（Native Method Stacks）,本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的做用是很是类似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

二、对象分配规则

• 对象优先分配在Eden区，若是Eden区没有足够的空间时，虚拟机执行一次Minor GC。
• 大对象直接进入老年代（大对象是指须要大量连续内存空间的对象）。这样作的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝（新生代采用复制算法收集内存）。
• 长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每一个对象定义了一个年龄计数器，若是对象通过了1次Minor GC那么对象会进入Survivor区，以后每通过一次Minor GC那么对象的年龄加1，知道达到阀值对象进入老年区。
• 动态判断对象的年龄。若是Survivor区中相同年龄的全部对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象能够直接进入老年代。
• 空间分配担保。每次进行Minor GC时，JVM会计算Survivor区移至老年区的对象的平均大小，若是这个值大于老年区的剩余值大小则进行一次Full GC，若是小于检查HandlePromotionFailure设置，若是true则只进行Monitor GC,若是false则进行Full GC。

三、解释内存中的栈(stack)、堆(heap)和静态区(static area)的用法

　　　　一般咱们定义一个基本数据类型的变量，一个对象的引用，还有就是函数调用的现场保存都使用内存中的栈空间；而经过new关键字和构造器建立的对象放在堆空间；程序中的字面量（literal）如直接书写的100、”hello”和常量都是放在静态区中。栈空间操做起来最快可是栈很小，一般大量的对象都是放在堆空间，理论上整个内存没有被其余进程使用的空间甚至硬盘上的虚拟内存均可以被当成堆空间来使用。

　　　　String str = new String("hello");

上面的语句中变量str放在栈上，用new建立出来的字符串对象放在堆上，而”hello”这个字面量放在静态区。

四、Perm Space中保存什么数据？会引发OutOfMemory吗？

　　　　Perm Space中保存的是加载class文件。

　　　　会引发OutOfMemory，出现异常能够设置 -XX:PermSize 的大小。JDK 1.8后，字符串常量不存放在永久带，而是在堆内存中，JDK8之后没有永久代概念，而是用元空间替代，元空间不存在虚拟机中，二是使用本地内存。

五、什么是类的加载

　　　　类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，而后在堆区建立一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，而且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

　　　　类加载器

 

 

• 启动类加载器：Bootstrap ClassLoader，负责加载存放在JDK\jre\lib(JDK表明JDK的安装目录，下同)下，或被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，而且能被虚拟机识别的类库
• 扩展类加载器：Extension ClassLoader，该加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载DK\jre\lib\ext目录中，或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的全部类库（如javax.*开头的类），开发者能够直接使用扩展类加载器。
• 应用程序类加载器：Application ClassLoader，该类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者能够直接使用该类加载器

双亲委派机制：类加载器收到类加载请求，本身不加载，向上委托给父类加载，父类加载不了，再本身加载。优点就是避免Java核心API篡改。

六、如何⾃定义⼀个类加载器？你使⽤过哪些或者你在什么场景下须要⼀个⾃ 定义的类加载器吗？

　　自定义类加载的意义：

1. 加载特定路径的class文件
2. 加载一个加密的网络class文件
3. 热部署加载class文件

七、描述一下JVM加载class文件的原理机制？

　　　　JVM中类的装载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

　　　　因为Java的跨平台性，通过编译的Java源程序并非一个可执行程序，而是一个或多个类文件。当Java程序须要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、链接（验证、准备和解析）和初始化。

　　　　类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，一般是建立一个字节数组读入.class文件，而后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，因此此时的类还不可用。当类被加载后就进入链接阶段，这一阶段包括验证、准备（为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后JVM对类进行初始化，包括：1)若是类存在直接的父类而且这个类尚未被初始化，那么就先初始化父类；2)若是类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加载器（Extension）、系统加载器（System）和用户自定义类加载器（java.lang.ClassLoader的子类）。从Java 2（JDK 1.2）开始，类加载过程采起了父亲委托机制（PDM）。PDM更好的保证了Java平台的安全性，在该机制中，JVM自带的Bootstrap是根加载器，其余的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。

　　　　下面是关于几个类加载器的说明：

• • • bootstrap：通常用本地代码实现，负责加载JVM基础核心类库（rt.jar）；
    • Extension：从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap；
    • System：又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最普遍的类加载器。它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中记载类，是用户自定义加载器的默认父加载器。

八、Java对象建立过程

1. JVM遇到一条新建对象的指令时首先去检查这个指令的参数是否能在常量池中定义到一个类的符号引用。而后加载这个类（类加载过程在后边讲）
2. 为对象分配内存。一种办法“指针碰撞”、一种办法“空闲列表”，最终经常使用的办法“本地线程缓冲分配(TLAB)”
3. 将除对象头外的对象内存空间初始化为0
4. 对对象头进行必要设置

九、类的生命周期

　　　　类的生命周期包括这几个部分，加载、链接、初始化、使用和卸载，其中前三部是类的加载的过程,以下图:

 

 

• 加载，查找并加载类的二进制数据，在Java堆中也建立一个java.lang.Class类的对象
• 链接，链接又包含三块内容：验证、准备、初始化。 1）验证，文件格式、元数据、字节码、符号引用验证； 2）准备，为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值； 3）解析，把类中的符号引用转换为直接引用
• 初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值
• 使用，new出对象程序中使用
• 卸载，执行垃圾回收

十、Java 中会存在内存泄漏吗，请简单描述。

　　　　理论上Java由于有垃圾回收机制（GC）不会存在内存泄露问题（这也是Java被普遍使用于服务器端编程的一个重要缘由）；然而在实际开发中，可能会存在无用但可达的对象，这些对象不能被GC回收，所以也会致使内存泄露的发生。例如hibernate的Session（一级缓存）中的对象属于持久态，垃圾回收器是不会回收这些对象的，然而这些对象中可能存在无用的垃圾对象，若是不及时关闭（close）或清空（flush）一级缓存就可能致使内存泄露。下面例子中的代码也会致使内存泄露。

import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;
public class MyStack<T> {
    private T[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int INIT_CAPACITY = 16;
    public MyStack() {
        elements = (T[]) new Object[INIT_CAPACITY];
    }
    public void push(T elem) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = elem;
    }
    public T pop() {
        if(size == 0)
            throw new EmptyStackException();
        return elements[--size];
    }
    private void ensureCapacity() {
        if(elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

 

　　　　上面的代码实现了一个栈（先进后出（FILO））结构，乍看之下彷佛没有什么明显的问题，它甚至能够经过你编写的各类单元测试。 然而其中的pop方法却存在内存泄露的问题，当咱们用pop方法弹出栈中的对象时，该对象不会被看成垃圾回收，即便使用栈的程序再也不引用这些对象，由于栈内部维护着对这些对象的过时引用（obsolete reference）。在支持垃圾回收的语言中，内存泄露是很隐蔽的，这种内存泄露其实就是无心识的对象保持。 若是一个对象引用被无心识的保留起来了，那么垃圾回收器不会处理这个对象，也不会处理该对象引用的其余对象，即便这样的对象只有少数几个，也可能会致使不少的对象被排除在垃圾回收以外，从而对性能形成重大影响，极端状况下会引起Disk Paging（物理内存与硬盘的虚拟内存交换数据），甚至形成OutOfMemoryError。

 

十一、GC是什么？为何要有GC？

　　　　GC是垃圾收集的意思，内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或者错误的内存回收会致使程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java提供的GC功能能够自动监测对象是否超过做用域从而达到自动回收内存的目的，Java语言没有提供释放已分配内存的显示操做方法。 Java程序员不用担忧内存管理，由于垃圾收集器会自动进行管理。要请求垃圾收集，能够调用下面的方法之一：System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ，但JVM能够屏蔽掉显示的垃圾回收调用。 垃圾回收能够有效的防止内存泄露，有效的使用可使用的内存。垃圾回收器一般是做为一个单独的低优先级的线程运行，不可预知的状况下对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收，程序员不能实时的调用垃圾回收器对某个对象或全部对象进行垃圾回收。 在Java诞生初期，垃圾回收是Java最大的亮点之一，由于服务器端的编程须要有效的防止内存泄露问题，然而时过境迁，现在Java的垃圾回收机制已经成为被诟病的东西。移动智能终端用户一般以为iOS的系统比Android系统有更好的用户体验，其中一个深层次的缘由就在于Android系统中垃圾回收的不可预知性。

　　　　补充：垃圾回收机制有不少种，包括：分代复制垃圾回收、标记垃圾回收、增量垃圾回收等方式。标准的Java进程既有栈又有堆。栈保存了原始型局部变量，堆保存了要建立的对象。Java平台对堆内存回收和再利用的基本算法被称为标记和清除，可是Java对其进行了改进，采用“分代式垃圾收集”。这种方法会跟Java对象的生命周期将堆内存划分为不一样的区域，在垃圾收集过程当中，可能会将对象移动到不一样区域：

• 伊甸园（Eden）：这是对象最初诞生的区域，而且对大多数对象来讲，这里是它们惟一存在过的区域。
• 幸存者乐园（Survivor）：从伊甸园幸存下来的对象会被挪到这里。
• 终身颐养园（Tenured）：这是足够老的幸存对象的归宿。年轻代收集（Minor-GC）过程是不会触及这个地方的。当年轻代收集不能把对象放进终身颐养园时，就会触发一次彻底收集（Major-GC），这里可能还会牵扯到压缩，以便为大对象腾出足够的空间。

与垃圾回收相关的JVM参数：

• -Xms / -Xmx — 堆的初始大小 / 堆的最大大小
• -Xmn — 堆中年轻代的大小
• -XX:-DisableExplicitGC — 让System.gc()不产生任何做用
• -XX:+PrintGCDetails — 打印GC的细节
• -XX:+PrintGCDateStamps — 打印GC操做的时间戳
• -XX:NewSize / XX:MaxNewSize — 设置新生代大小/新生代最大大小
• -XX:NewRatio — 能够设置老生代和新生代的比例
• -XX:PrintTenuringDistribution — 设置每次新生代GC后输出幸存者乐园中对象年龄的分布
• -XX:InitialTenuringThreshold / -XX:MaxTenuringThreshold：设置老年代阀值的初始值和最大值
• -XX:TargetSurvivorRatio：设置幸存区的目标使用率

十二、作GC时，⼀个对象在内存各个Space中被移动的顺序是什么？

　　　　　　标记清除法，复制算法，标记整理、分代算法。

　　　　　　新生代通常采用复制算法 GC，老年代使用标记整理算法。

　　　　　　垃圾收集器：串行新生代收集器、串行老生代收集器、并行新生代收集器、并行老年代收集器。

　　　　　　CMS（Current Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，它是一种并发收集器，采用的是Mark-Sweep算法。

1三、你知道哪些垃圾回收算法？

GC最基础的算法有三种： 标记 -清除算法、复制算法、标记-压缩算法，咱们经常使用的垃圾回收器通常都采用分代收集算法。

• 标记-清除算法，“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字同样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出全部须要回收的对象，在标记完成后统一回收掉全部被标记的对象。
• 复制算法，“复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，而后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
• 标记-压缩算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法同样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让全部存活的对象都向一端移动，而后直接清理掉端边界之外的内存
• 分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就能够根据各个年代的特色采用最适当的收集算法。

1四、垃圾回收器

• Serial收集器，串行收集器是最古老，最稳定以及效率高的收集器，可能会产生较长的停顿，只使用一个线程去回收。
• ParNew收集器，ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本。
• Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器相似ParNew收集器，Parallel收集器更关注系统的吞吐量。
• Parallel Old 收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记－整理”算法
• CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。
• G1收集器，G1 (Garbage-First)是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高几率知足GC停顿时间要求的同时,还具有高吞吐量性能特征

1五、如何判断一个对象是否应该被回收

判断对象是否存活通常有两种方式：

• 引用计数：每一个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时能够回收。此方法简单，没法解决对象相互循环引用的问题。
• 可达性分析（Reachability Analysis）：从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证实此对象是不可用的，不可达对象。

1六、JVM的永久代中会发生垃圾回收么？

垃圾回收不会发生在永久代，若是永久代满了或者是超过了临界值，会触发彻底垃圾回收(Full GC)。若是你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为何正确的永久代大小对避免Full GC是很是重要的缘由。请参考下Java8：从永久代到元数据区 (注：Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫作元数据区的native内存区)

1七、引用的分类

• 强引用：GC时不会被回收
• 软引用：描述有用但不是必须的对象，在发生内存溢出异常以前被回收
• 弱引用：描述有用但不是必须的对象，在下一次GC时被回收
• 虚引用（幽灵引用/幻影引用）:没法经过虚引用得到对象，用PhantomReference实现虚引用，虚引用用来在GC时返回一个通知。

1八、调优命令

Sun JDK监控和故障处理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo

• jps，JVM Process Status Tool,显示指定系统内全部的HotSpot虚拟机进程。
• jstat，JVM statistics Monitoring是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令，它能够显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。
• jmap，JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件
• jhat，JVM Heap Analysis Tool命令是与jmap搭配使用，用来分析jmap生成的dump，jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump的分析结果后，能够在浏览器中查看
• jstack，用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。
• jinfo，JVM Configuration info 这个命令做用是实时查看和调整虚拟机运行参数。

1九、调优工具

经常使用调优工具分为两类,jdk自带监控工具：jconsole和jvisualvm，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool)、GChisto。

• jconsole，Java Monitoring and Management Console是从java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台，用于对JVM中内存，线程和类等的监控
• jvisualvm，jdk自带全能工具，能够分析内存快照、线程快照；监控内存变化、GC变化等。
• MAT，Memory Analyzer Tool，一个基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，它能够帮助咱们查找内存泄漏和减小内存消耗
• GChisto，一款专业分析gc日志的工具

20、jstack 是⼲什么的? jstat 呢？若是线上程序周期性地出现卡顿，你怀疑可 能是 GC 致使的，你会怎么来排查这个问题？线程⽇志⼀般你会看其中的什么 部分？

　　　　jstack 用来查询 Java 进程的堆栈信息。

　　　　jvisualvm 监控内存泄露，跟踪垃圾回收、执行时内存、cpu分析、线程分析。

2一、Minor GC与Full GC分别在何时发生？

　　　　新生代内存不够用时候发生MGC也叫YGC，JVM内存不够的时候发生FGC

2二、你有没有遇到过OutOfMemory问题？你是怎么来处理这个问题的？处理 过程当中有哪些收获？

　　　　permgen space、heap space 错误。

　　　　　　常见的缘由

• • • 内存加载的数据量太大：一次性从数据库取太多数据；　　
    • 集合类中有对对象的引用，使用后未清空，GC不能进行回收；
    • 代码中存在循环产生过多的重复对象；
    • 启动参数堆内存值小。

2三、JDK 1.8以后Perm Space有哪些变更? MetaSpace⼤⼩默认是⽆限的么? 仍是大家会经过什么⽅式来指定⼤⼩？

　　　　JDK 1.8后用元空间替代了 Perm Space；字符串常量存放到堆内存中。

　　　　MetaSpace大小默认没有限制，通常根据系统内存的大小。JVM会动态改变此值。

　　　　-XX:MetaspaceSize：分配给类元数据空间（以字节计）的初始大小（Oracle逻辑存储上的初始高水位，the initial high-water-mark）。此值为估计值，MetaspaceSize的值设置的过大会延长垃圾回收时间。垃圾回收事后，引发下一次垃圾回收的类元数据空间的大小可能会变大。

　　　　-XX:MaxMetaspaceSize：分配给类元数据空间的最大值，超过此值就会触发Full GC，此值默认没有限制，但应取决于系统内存的大小。JVM会动态地改变此值。

2四、StackOverflow异常有没有遇到过？⼀般你猜想会在什么状况下被触发？如何指定⼀个线程的堆栈⼤⼩？⼀般大家写多少？

　　　　栈内存溢出，通常由栈内存的局部变量过爆了，致使内存溢出。出如今递归方法，参数个数过多，递归过深，递归没有出口。